雷达信号对膜下滴灌棉田土壤水盐的响应研究

雷达信号是反映介质信息的重要依据,为探究雷达信号对长期膜下滴灌棉田土壤水盐的响应特征.试验采用中心频率为250 MHz的pulse EKKO PRO探地雷达,以未采用过滴灌技术的荒地为对照,探测滴灌应用年限年分别为11年和21年的两个地块,取实测剖面对比探地雷达波谱图像上的分层结果,结合电磁波时域和频域的方法,剖析电磁波信号对土壤水盐的响应特征.结果表明:①通过250 MHz中心频率探地雷达波谱图像上的反射层面与实际开挖剖面相结合,能够快速识别膜下滴灌棉田0～140 cm范围不同土层的上下边界.同时,结合取样数据时,能够有效的辨别大范围的土层结构信息.但当水盐含量较高时,探地雷达将无法有效识别土壤的反射层面,从而很难分辨土壤的层次结构.②长期膜下滴灌棉田盐渍化土壤对电磁波的影响十分显著,水分含量和盐分含量是引起电磁波衰减的主要因素.振幅能值是雷达信号对水盐响应的标志参数,水盐含量与振幅能值成反比.③中心频率为250 MHz的天线在不同滴灌年限的地块中,主频发生偏移,滴灌棉田出现在160 GHz左右,而荒地出现在190 GHz左右.荒地中出现多峰现象,次主频分别处于371 MHz和688 MHz.且荒地的振幅能值小于滴灌棉田.利用探地雷达快速无损的优势,大面积获取膜下滴灌棉田土壤水盐的变化信息,有利于盐碱化土壤的及时处理.     

基于GprMax的地下冬笋正演模拟研究

【目的】探地雷达运用在冬笋探测上有分辨率高和抗干扰能力强的优势,但解译难度较大。通过正演模拟可以降低雷达图像解译的难度,减少实测成本,为探地雷达在冬笋探测领域的应用提供经验。【方法】研究小组利用GprMax软件对不同形状干扰介质、不同大小及不同埋藏深度的冬笋等模型进行了正演模拟,并进行了模型间的对比。【结果】正演模拟的图像能较好地反映出各不同模型的成像特征,能有效反馈介质模型的物理特性如大小、形状、深度等：1）截面形状不同的物体的双曲线回波形状不同;2）双曲线的上下界面距离反映出物体的大小,冬笋的长度越长,则上下界面的双曲线间隔距离越大;3）顶点位置反映出介质的埋藏深度,埋藏越深的冬笋,双曲线出现时间越晚、开口越大,埋藏越浅的冬笋则相反。【结论】通过分析这些特征,可以有效探测识别出地下冬笋的存在、生长时期（大小）与埋藏深度。该方法具有较高的准确度,有利于实测图像的解译与分析,也证实了探地雷达在冬笋探测领域的可行性。     

奇异值分解在探地雷达数据处理上的应用

探地雷达在探测地下目标时,存在大量的杂波干扰,以至于目标信号难以分辨,因此去除杂波显得尤为重要。为了提高探地雷达信号的信噪比,本文利用奇异值分解(SVD)的方法,通过MATALB编程,对探地雷达数据进行处理,对处理前后的图像进行对比实验分析,实验结果表明SVD法可以有效将探地雷达地表直达波进行抑制,将目标信号凸显出来。     

多约束条件下复垦土壤水分的微波探测及标定

探地雷达(GPR)是一个采用微波技术对地下目标进行无损探测的技术,试验旨在揭示复垦土壤在多盐分及多重金属污染条件下,不同水分系列对探地雷达的影响程度,试验采用中心频率为400 MHz的天线。GPR探测的体积水分含量与烘干法存在较大的误差,在体积水分含量达到40%左右,二者的测量值非常接近,随着水分含量的降低,误差增大。GPR探测的体积水分含量、复垦土壤电导率、复垦土壤孔隙度密切相关。通过拟合,建立了复垦土壤体积水分含量的数学模型。能够提供实时的大田规模土壤水分数据,解决了复垦田块有效灌溉管理关键技术。     

砂壤土中目标物的GPR图像解译及土壤含水量反演

通过砂壤土人工土槽试验,对探地雷达技术在土壤剖面特征探测和土壤含水量测定方面的应用展开了研究。结果表明:通过对雷达图像的合理处理和解译,可以很好地获取土壤中异常体的位置特征信息;分析雷达波在土壤中传播速度的变化,明确基于探地雷达的土壤剖面平均含水量测定方法的适用性和准确性。为探地雷达技术在土壤学领域的应用提供了依据。     

地质雷达探测隐伏PCCP管管头位置的实例

地质雷达法(Ground Penetrating Radar Method)是利用地质雷达发射天线向目的体发射高频脉冲电磁波,由接收天线接收目的体的反射电磁波,探测目的体分布的一种勘测方法.介绍了地质雷达原理以及利用地质雷达探测隐伏PCCP管管头位置的成功实例,总结了不同探测方式下PCCP管(管头)在实测雷达剖面图上的波形特征.     

地质雷达探测隐伏PP管管头位置的实例

地质雷达法（Ground Penetrating Radar Method)是利用雷达发射天线向目的体发射高频脉冲电磁波，由接收天线接收目的体的反射电磁波，探测目的体分布的一种方法。介绍了地质雷达原理以及利用地质雷达探测隐伏PCCP管管头位置的成功实例，总结了不同探测方式下PCCP管（管头）在实测雷达剖面图上的波形特征。     

探地雷达在大坳拦河坝隐患检查中的应用

介绍了探地雷达的基本理论、技术参数及测线布置,利用探地雷达对大坳拦河闸坝进行了隐患探测.结果分析显示,铺盖基础存在一定渗透破坏,而且,探测结果得到工程检查的有力支持.     

基于探地雷达的田块尺度下不同深度土壤含水量监测

为确定田块尺度下探地雷达对不同深度及相邻反射层间土壤含水量的反演精度、有效反演深度、最佳反演深度及最优反演模型,本研究采用1000 MHz中心频率探地雷达设备,分别在无降雨偏干旱土壤和降雨后湿润土壤两种条件下,在选定农田区域基于共中心点法采集雷达波数据,提取有效地表波与反射波数据,通过双曲线拟合法分别获取不同深度反射层...     

探地雷达在大坳拦河坝隐患检查中

介绍了探地雷达的基本理论、技术参数及测线布置，利用探地雷达对大坳拦河闸坝进行了隐患探测。结果分析显示，铺盖基础存在一定渗透破坏，而且，探测结果得到工程检查的有力支持。     

基于多层感知器的收获期木薯茎秆识别定位研究

为解决挖拔式木薯收获机械在作业时需要精确定位茎秆的问题,引入机器视觉技术研究木薯茎秆的识别与定位。以木薯茎秆为研究对象,在室内搭建试验平台模拟木薯收获的田间情况,通过该平台采集模拟的田间图片,对图片预处理得到图像中感兴趣区域;然后,分别提取木薯茎秆和杂物的形状与纹理共9维特征,将其融合作为输入参数,在3层多层感知器网络的结构基础上对参数的选择进行研究,利用主成分分析法对样本特征降维分析,通过交叉验证结合网格搜索的方法试验确定参数最优组合,得出主成分数目为6和隐藏层节点数为9时识别效果最优。基于多层感知器网络构建分类器进行识别效果的定位误差试验,并与支持向量机模型进行了对比,结果表明:MLP分类器识别效果较好,成功率最高达92%,误判率为2%,平均定位误差3.2mm,算法平均耗时0.26s。研究结果可为挖拔式木薯收获机的智能化和自动化作业研究提供参考。     

基于探地雷达杂波抑制与偏移成像的树木根系定位方法

探地雷达在果树和古树名木养护管理领域具有广阔的应用前景。针对探地雷达采集的B-scan图像中杂波影响根系定位精度的问题,提出了基于鲁棒深度自动编码器(RDAE)、直接最小二乘法(DLS)和频率-波数域偏移(FKM)相结合的树木根系定位方法。首先,通过RDAE将零点校正后的B-scan图像分解为表示杂波的低秩分量和表示根系目标回波的稀疏分量,保留稀疏分量完成杂波抑制;然后使用DLS拟合目标回波形成的双曲线估算土壤的相对介电常数;最后,根据土壤的相对介电常数计算得出偏移速度作为频率-波数域偏移的输入进行偏移成像,获取根系的半径和深度信息从而完成根系定位。实验结果表明：RDAE方法在仿真和实测数据上的杂波抑制效果对比均值减法(MS)、奇异值分解(SVD)和鲁棒主成分分析(RPCA)有着更高的信杂比和改善因子,通过DLS估计的土壤相对介电常数均方根相对误差为3.84%,根系定位的最大半径相对误差和最大深度相对误差分别为8.5%、8.7%,能够完成根系位置标定,满足根系无损检测的需求,可为树木健康管理和移植提供决策支持。     

三种木薯收获机作业性能对比试验研究

针对柬埔寨木薯机械化收获问题,选用三台自行研发的木薯收获机在柬埔寨桔井省开展机械化收获作业对比试验,通过检测分析明薯率、断薯率、损失率、作业效率等指标可知,4UML-130型振动链式木薯收获机在收获作业过程中实现了前后振动式挖掘与上下波浪式振动筛分作用,使得木薯块根与土壤分离更加充分,筛分过程中实现了木薯块根的提升,降低了收获过程的挖掘阻力,实现了将木薯块根的挖掘和薯土分离一次完成的作业效果,从而提高了明薯率、降低了损失率。该机型在本次试验中作业质量最优,通过试验,初步探讨了适宜柬埔寨桔井省木薯种植区应用的木薯机械化收获技术。     

立轴式木薯茎秆粉碎还田机的研制与试验

针对木薯块根收获时同步高效处理木薯茎秆的要求,研制了一种前悬挂于拖拉机、以液压马达为动力的立轴式木薯茎秆粉碎还田机,分单立轴粉碎和双立轴粉碎两种机型,与后悬挂于拖拉机的木薯块根挖掘收获机配合,可实现木薯秸秆粉碎还田、木薯块根挖掘收获联合作业。通过田间作业试验,对比了两种机型的作业性能,表明该设计有一定的实用性,并指出了其技术改进方向。     

木薯收获机作业质量评价方法探析

本文讨论了松土铲式、振动链式、拨辊式等几种木薯收获机的结构特点和工作原理,提出木薯收获机的工作幅宽、挖掘深度、作业速度等关键技术参数设定办法,明确明薯率、伤薯率、损失率等主要作业质量指标的定义及其试验测定办法。通过宽窄行起垄种植模式下红壤土木薯收获试验比对,得知振动链式木薯收获机明薯率、伤薯率指标优于其它两种机型,分析不同类型机具、不同作业速度对收获作业质量的影响,探讨土壤类型、土壤含水率和种植规范性对作业质量的影响。     

基于时域延拓零相移数字滤波器的改进算法

时域延拓算法求取延拓部分信号的原则是,使延拓后的信号波形中,原信号的边界点到其两侧与其时间间隔相同的点的斜率相等,从而保证延拓后信号的波形在原边界点处保持平滑,避免使用传统算法延拓时会在边界点处引入突变的缺点。用经过此算法改进的零相移数字滤波器对相控阵探地雷达正演回波数据进行处理,并与用传统算法改进的滤波器处理的结果相比,表明它能更好地消除边界失真,为后续处理提供重要参数。     

一种新型多调制模式探地雷达系统的设计

文章设计了一种基于调频连续波的多调制模式探地雷达系统,该雷达系统相较于市场上同类产品,制造成本较低,能够以四种不同的调制模式进行探测工作,很好地满足了不同场景的探测需求。该系统通过C语言程序对系统中的微处理器进行编程,从而控制不同调制模式的转换。另外,针对该系统还进行了发射和接收天线的设计,以匹配该系统的探测需求。     

物探在城市地下溶洞探测中的应用

介绍了探地雷达和五极纵轴测深法在九江某综合楼地基溶洞探测中的应用情况.实践证明,高科技的探地雷达技术因受到客观因素的限制,基本上未发挥其作用;而常规的五极纵轴测深法却取得了很好的应用效果.据此,文章分析、论证了城市物探工作中根据现场的施工场地条件、地球物理条件合理选用地球物理方法的重要性.     

物探在城市地下溶洞探查中的应用

介绍了探地雷达和五极纵轴测深法在九江某综合楼地基溶洞探测中的应用情况。实践证明,高科技的探地雷达技术因受到客观因素的限制,基本上未发挥其作用;而常规的五极纵轴测深法却取得了很好的应用效果。据此,文章分析、论证了城市物探工作中根据现场的施工场地条件、地球物理条件合理选用地球物理方法的重要性。     

基于希尔伯特-黄变换的覆土层厚度动态探测

准确揭示动态沉降过程中土层厚度及其变化情况对合理确定覆土层厚度，科学评价复垦土体稳定性具有重要意义。通过野外试验，结合探地雷达数据，基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)进行信号处理，根据希尔伯特谱确定覆土层所在的时域范围；提取由HHT获取的多个固有模态函数(Intrinsic mode function, IMF)的时间-瞬时频率信息，建立IMF2分量与相对介电常数的关系模型，进而获取覆土层厚度；将所建立的关系模型进一步应用于时间序列上的覆土层厚度的探测之中，实现覆土层厚度的动态探测。研究结果表明：覆土层下沉会引起层状介质之间的介电常数差异，进而导致分界面处的振幅变化；瞬时频率平均值与相对介电常数之间存在较高相关性，其利用多项式回归的建模决定系数R²达到0.887 0;综合考虑时域下的振幅与瞬时频率变化的联合时频分析可有效探测覆土层厚度，随覆土层厚度的增加和时间的推移探测精度整体略有下降，探测结果的平均相对误差为3.65%。